卧式反应釜电磁感应加热设计

针对大型反应釜的感应加热难以进行大量实验验证的问题,通过将理论计算与有限元仿真相结合的方式,对计算得出的参数进行优化,选择合适的输出功率和谐振频率,完成感应器的设计。通过仿真可以更好对比不同匝数、自热对流和搅拌轴对加热的影响,更直观地查看工件温度分布情况,缩小计算参数误差,实现反应釜加热的工艺要求。

碳纤维烘干容器的中频感应加热设计

在粘胶基碳纤维的脱胶回收过程中需要将碳纤维进行烘干加热并碾磨成粉,整个工作环境中会存在碳纤维粉尘,遇到明火容易产生爆炸,因此提出使用中频感应加热技术取代传统的明火加热对碳纤维进行烘干加热。首先计算310S不锈钢材质筒体容器加热时所需功率及电流等各项参数;根据计算所得数据选择使用COMSOL Multiphysics有限元软件对筒体容器进行加热仿真,验证将中频感应加热技术应用到粘胶基碳纤维脱胶加热工艺中的可行性与计算结果准确性;然后对电源内部谐振电容与变压器等元器件进行匹配;电源装配完成后结合实际应用进行验证。实验结果证明,中频感应加热技术可以满足对粘胶基碳纤维的烘干加热,且相较于传统加热方式,中频感应加热技术在碳纤维加热工艺中更加安全高效。

基于双Cuk电路电池主动均衡系统的控制与优化

针对新能源电池间电压不均衡现象,采用了一种基于非隔离式主动均衡闭环自适应调节的控制均衡方法。使用意法半导体STM32F407VET6作为主控与BMS上位机和车机进行交互;使用上海琪埔维半导体提供的XL8812车规级芯片作为电压采集芯片。该方案已打板测试,实现了4~240节电池电压测量,以12节电池为一组可以进行主动均衡。主控输出两路互补带死区频率和占空比均可调节的双路PWM信号,通过光隔离放大来驱动均衡电路。得出“削峰填谷”的策略,成功地将电压较高的电量转移到电压较低的电池单体中。

基于银铜合金铸造的电磁感应加热设计

金属加热温度的范围直接影响铸造成型的质量,感应加热电源的输出功率过低将导致加热金属温度达不到熔点,而过高的温度会导致金属过烧使其力学性能恶化;工件加热效果取决于感应加热电源的配置和感应器的工艺设计,传统设计多以理论经验公式来计算电源的功率、频率和感应器匝数范围,因工件工艺材质存在差异,实验效果与理论计算结果存在较大偏差,从而需要大量实验去调整感应器规格和电源配置。通过将理论计算与COMSOL软件仿真相结合的方式,利用电磁-温度物理场耦合模拟实验,从而确定最优电源的参数配置,完成感应器设计,现场运行情况符合仿真结果,避免了大量实验优化,有效缩短了设计周期,保证铸造质量。

多端柔性直流输电系统中的低电压穿越问题

为了解决风机的低电压穿越问题,使其很好地渡过电压故障和电压恢复时刻,采用基于直流电压-有功功率控制策略的多端系统,接入风力发电系统,在该控制策略的协调控制下,系统有功功率能够自动匹配,即使交流电网发生电压跌落时,风力发电机所发的功率仍然能够输送出去。在Mtalab下搭建接入风电的四端系统,在整流站、逆变站和主导站所连电网分别发生电压跌落时,风力发电机能够继续平稳工作。仿真结果表明,多端系统是解决风力发电机低压穿越的问题最有效途径之一。

对ADC电路采用浮地的研究

通过对模拟数字转换器采用浮地改进一般的接地问题 ,实现了对传感器信号的全面、细致的测量 ,提高了测量的精度。

基于DSP和FPGA的LVDS高速串行通信方案设计

电力电子驱动装置在电力系统中运用比较广泛,而在电力电子驱动装置控制系统设计过程中,因为既要对数据进行高速运算,又要对高频信号进行快速处理,因此,控制器通常都采用DSP和FPGA这样的组合框架。在设计过程中,DSP和FPGA的通信问题一直是一个重点研究问题。提出了一种应用SPI协议的串口通信方案,,利用LVDS线路驱动器/接收器实现DSP(TMFS28335)中内置的SPI模块和多个FPGA(XC6SLX9)上配置的SelectIO差分IO模块进行高速串行通信,并通过实验验证了该方案可以正确实现DSP与FPGA之间的串行通信,并具有通信速度高,抗干扰能力强,DSP和FPGA可以分离较远距离等优点。

基于nRF9E5的多点无线温湿度监控系统的设计

采用51兼容的射频SoC芯片nRF9E5及数字温湿度传感器SHT11设计了无线温湿度监控系统。根据无线通信系统特点设计了系统的硬件、软件,并进行了调试和试验运行。为了保证无线通信的可靠性,采取光电隔离、LC滤波、硬件"看门狗"作为抗干扰措施。系统具有可靠性高、可方便扩展通信节点容量等优点。

一种红外光幕自动报靶数据采集板的研究与实现

采用红外光幕方式对子弹位置的确定进行了研究。考虑到基于图像处理方法、声电定位坐标靶、光电坐标靶等方案中存在的问题,提出了红外光幕坐标靶采集子弹信息的方法,采用红外二极管代替激光二极管,并克服二极管光束发散的问题,设计以EASYARM1138为MCU的数据采集电路,并编写程序实现了数据采集。

频率自动跟踪超声波电源设计

针对超声波电源工作时负载状态改变,换能系统产生谐振漂移的问题,提出了一种基于STM32的频率自动跟踪超声波电源的设计。电源逆变电路采用带辅助网络的全桥结构,阻抗匹配电路选择了一种改进型的T型匹配网络,应用PWM移相调功技术控制电源的输出功率,通过数字鉴相技术得到电压电流的相位差作为电路谐振状态的反馈信号,结合STM32主控制器进行PI控制,调节PWM波的输出频率使电路始终工作于谐振状态,实现了谐振频率的自动跟踪。最后基于该设计方案,实际制作了一款应用于超声波清洗仪的电源,并通过实验验证了该电源具有输出功率稳定,负载适应性强,输出频率自动跟踪等特点。

无线便携式动物脑电遥测记录系统

开发出一套无线便携式动物脑电遥测系统。采集的数据经过放大、滤波后调制发射,接收器接收到无线信号后进行解调并通过串口打印显示出电压信号。实验中将测量电极植入大鼠颅骨内,并将信号采集发射器背负在大鼠身上,分别记录大鼠睡眠、清醒和癫痫脑电波形。实验结果表明该系统,复杂环境下发射器的发射距离达到20 m,可以稳定工作8 h,且具有体积小、功耗低、精度高等特点,适用于大鼠脑电遥测实验。

无模型自适应控制在大型12Cr2Mo1V钢热处理中的应用

针对大口径厚壁12Cr2Mo1V钢的加热及焊后热处理,采用中频感应加热并选择无模型自适应控制(MFAC)算法代替传统的PID算法对其加热温度进行控制。首先分析工件的物理参数,计算出加热频率、线圈电流、电源配置等参数,再通过COMSOL软件将得到的各项参数带入,对现场条件进行磁-热耦合的仿真分析,验证计算数据的可行性;之后在SIMULINK仿真平台上搭建MFAC模型并与传统PID模型作比较,并将两种算法实际应用到现场观测加热效果。结果表明,将大型工件加热到目标温度700℃,采用MFAC算法加热的温度波动更小,稳定性更高,均匀性更好。

一种用于海洋沉积物加热酸化试验的超音频感应电源

海洋中的有机沉淀物热解反应后的CO_(2)浓度可以反映出该地区的能源分布和生态质量,所以为提高海底沉积物热解酸化实验的效率,设计了一种电压串联型,并具有移相PWM和PFM混和调功的超音频感应加热电源。利用COMSOL软件,采用磁-热耦合的仿真分析方法,对中国边缘海沉积物(ME3观测站点)加热的过程进行有限元仿真,确定了感应加热电源冷启动时电磁负载侧的热能传递过程和被加热材料的升温趋势,做出样机采集数据,绘制出待加热物质反应后的时间—温度曲线和温度—浓度曲线。实验结果证明:相较于SUNSET品牌的加热环节,加热速度至少提高50%。